متغیرهای حالت و جریان
در این فصل مفهوم متغیرهای حالت جریان که مفهومی اساسی در پویایی شناسی سیستم ها به شمار می آید توضیح داده می شود. توانایی در شناخت، ترسیم و تفسیر نمودارهای حالت و جریان سیستم ها مهارت حیاتی برای هر مدلساز سیستم های مدرن است. نمودارهای علّی حلقوی در بسیاری از موقعیت ها بسیار مفیدند. این نمودارها برای نمایش وابستگی های متقابل و فرآیندهای بازخوردی موثر بوده و در شروع یک پروژه مدلسازی نقش موثری در ارائه مدل های ذهنی دارند. نمودارهای علّی حلقوی محدودیت هایی دارند و به راحتی ممکن است از آنها سوء استفاده شود. یکی از مهم ترین محدودیت های نمودارهای علّی ناتوانی آنها در نمایش ساختار متغیر حالت و جریان سیستم ها است.
متغیرهای حالت همان انباشتگی اند که وضعیت سیستم را مشخص کرده و اطلاعاتی را ایجاد می کند که بر مبنای آنها تصمیم گیری و اقدام می شود. متغیرهای حالت به سیستم ها اینرسی داده برای آنها حافظه فراهم می کنند. متغیر حالت از طریق انباشته کردن تفاوت بین جریان ورودی به یک فرآیند و جریان خروجی از آن، تاخیرها را ایجاد می کنند. متغیرهای حالت با قطع ارتباط نرخ های جریان، منبع عدم تعادل در سیستم های پویا هستند. متغیرهای حالت به واسطه جریان های ورودی و خروجی تغییر می کنند. عدم توانایی در تشخیص متغیرهای حالت و جریان غالبا برآورد پایین از تاخیرهای زمانی، توجه کوتاه مدت به مسائل و مقاومت در برابر سیاست ها منجر می گردد. در پویایی شناسی سیستم ها از نمادهای ویژه ای برای رسم نمودار حالت و جریان استفاده می شود. متغیرهای حالت با مستطیل نمایش داده می شوند. جریان های خروجی با یک فلش که سر آنها به سمت خارج متغیر حالت است نمایش داده می شوند. شیرها جریان ها را کنترل می کنند. ابرها نشان دهنده چشمه ها و چاه ها برای جریان ها هستند.
چشمه بیانگر یک متغیر حالت است که جریانی که از خارج از مرز مدل سرچشمه می گیرد از آن جاری می شود. چاه نیز متغیر حالتی را نشان می دهد که جریانی که از مرز مدل خارج می شود به داخل آن سرازیر می شود. فرض بر این است که چشمه ها و چاه ها ظرفیت نامحدودی دارند.
متغیرهای حالت به صورت یک حوض آب هستند. نمودار حالت جریان مفهوم ریاضی دقیق و روشنی به نام انتگرال دارد. به طور کلی جریان ها تابعی از متغیرهای حالت مربوط به خود و دیگر متغیرهای حالت و پارامترها هستند. فرآیند انباشتگی معمولا با تابع انتگرال نشان داده می شود. متغیر حالت برابر با انباشتگی جریان های ورودی منهای جریان های خروجی است و با مقدار اولیه خود در زمان t0 شروع می شود.
نقش متغیرهای حالت در ایجاد پویایی ها:
۱- متغیرهای حالت وضعیت سیستم را توصیف کرده و مبنایی برای اقدامات فراهم می کنند.
۲- متغیرهای حالت در سیستم ها ایجاد اینرسی و حافظه می کنند.
حالت ها لزوما ملموس نیستند. حافظه ها و ذهنیت ها متغیرهای حالتی هستند که وضعیت ذهنی شما را نشان می دهند. ذهنیت شما در طول زمان تداوم می یابند که سبب ایجاد اینرسی در شما و تداوم طرز فکر و رفتار شما می شوند.
۳- موجودی ها منبع تاخیرند.
تمامی تاخیرها شامل متغیر حالت اند. تاخیر فرایندی است که خروجی آن عقب تر از ورودی آن عمل می کند. اختلاف بین ورودی و خروجی در متغیر حالت مواد در حال پردازش انباشته می شود. تاخیرهای اطلاعاتی و ادراکی نیز شامل متغیرهای حالت اند اما این متغیرها در بر گیرنده جریان های فیزیکی مواد نیستند.
۴- متغیرهای حالت با قطع ارتباط نرخ های جریان، پویایی های عدم تعادل را ایجاد می کنند.
عدم تعادل بیشتر یک قانون است تا یک استثناء. نحوه رسیدن به تعادل ویژگی برآمده از کل سیستم است زیرا از تعادل هم زمان تعداد زیادی از حلقه های بازخوردی ایجاد می شوند. درک طبیعت در ثبات این پویایی ها غالبا هدف یک مدل پویایی شناسی سیستم هاست.
انباشت ها را انتگرال یا متغیر حالت می دانند. از جریان ها نیز به عنوان نرخ ها یا مشتق ها نام برده می شود. در بخش تولید، از متغیرهای حالت و جریان با عنوان ذخیره های ایمن و توان عملیاتی نیز نام می برند. متغیرهای حالت مقادیر مواد یا دیگر انباره ها هستند. آنها وضعیت سیستم را نشان می دهند. جریان ها نرخ وضعیت های موجود در این سیستم ها هستند. واحدهای اندازه گیری در تشخیص بین متغیرهای حالت و جریان از یکدیگر به شما کمک می کنند. متغیرهای حالت معمولا یک کمیت اند. جریان های مرتبط باید دارای همان واحدهای متغیرهای حالت بر یک دوره زمانی باشند. انتخاب دوره زمانی به دلخواه فرد است. متغیرهای حالت وضعیت سیستم را توصیف می کنند. جهت فلش به داخل یا خارج از موجودی تعیین کننده علامت جریان است.
نقطه قوت اصلی نمایش حالت و جریان، تمایز آشکار بین جریان های فیزیکی موجود در شبکه حالت و جریان و بازخوردهای اطلاعاتی است که سبب ارتباط بین متغیرهای حالت و جریان و تشکیل حلقه ها در سیستم می شوند. تئوری پویایی شناسی سیستم ها، رویکرد سیستم های بر پایه متغیر حالت را به کار می بندد. تنها راه تغییر یک متغیر حالت از طریق جریان های ورودی و خروجی آن است. متغیرهای برون زا متغیرهای حالتی هستند که قصد مدل کردن آنها به طور صریح وجود ندارد. برای راحتی در برقراری ارتباط و وضوح بیشتر، تعریف متغیرهای واسطه یا کمکی غالبا می تواند مفید باشد. متغیرهای کمکی توابعی از متغیرهای حالت هستند. استفاده از متغیرهای کمکی به منظور مدلسازی اثربخش ضروری است. متغیرهای حالت تنها از طریق نرخ جریان هایشان تغییر می کنند. هیچ رابطه علی مستقیما به درون متغیرهای حالت وارد نمی شود. از منظر ساختار حالت و جریان، زمان به عنوان پدیده ای پیوسته نشان داده می شود. انتخاب تکنیک و نرم افزار مدلسازی به این بستگی دارد که چه فرضیاتی درباره متغیرهای حالت و جریان در سیستم شما برای هدف شما مناسب است.
امنتاع از ورود به صف موجب ایجاد یک حلقه بازخوردی منفی قوی می شود. نمودار های حالت و جریان نیز همان اطلاعات نمادگذاری های ریاضی را دربردارند اما درک و تغییر آنها در صورت نیاز راحت تر است. همواره باید به دنبال فرصت هایی برای یادگیری بهتر اعضای تیم مشتری درباره فرآیند مدلسازی باشید و خودتان این فرصت ها را خلق کنید، همواره باید برای توضیح نحوه کارکرد مدلتان آماده باشید. عدم توانایی نمودارهای علی در نمایش تفاوت بین حالت و جریان است.
توانایی رسم حالت ها و جریان های سیستم برای مدلسازی اثربخش ضروری است. معمولا بهتر است حالت های اصلی سیستم و سپس جریان های تغییر دهنده آنها شناسایی شوند. در صورتی که هدف مدل شما اقتضا کند، می توانید ساختار حالت و جریان را ریزتر کنید. در بسیاری از موقعیت ها، فرایند نه تنها شامل فعالیت های سری است بلکه فعالیت های موازی را نیز در بر میگیرد. می توانید زنجیره اصلی حالت و جریان را برای هر محصول تکرار کنید. زمانی که چندین فعالیت موازی وجود دارد، نه تنها باید درباره تعداد مراحل فرآیند در نمودار حالت و جریان بلکه باید درباره سطح ادغام فرایندهای مختلف موازی نیز تصمیم بگیرید. بهتر است که با یک نمایش کلی تر و در سطح بالاتر شروع کرده در صورت نیاز مطابق با هدف مدل به جزئیات آن افزود. لازمه موفقیت این است که تا حدی به جزئیات بپردازید که مشتری راضی شود.
سطح پرداختن به جزئیات باید به گونه ای باشد که باعث شود مشتری شما اطمینان حاصل کند که شما موضوعات، مسائل و پرسش های موردنظر او را لحاظ کرده اید. در غیر اینصورت، مدل شما را باور نکرده و آن را نخواهند پذیرفت و از آن استفاده نخواهند کرد.
در رسم ساختار حالت و جریان یک سیستم باید تصمیمات مهمی درباره مرز مدل گرفته شود. زنجیره های حالت و جریان را با استفاده از چشمه ها و چاه ها که در نمودار حالت و جریان به شکل ابر نشان داده می شود. فرض می شود که ظرفیت چشمه ها و چاه ها نامحدود است. حالت ها و جریان ها ورای این نقطه در نظر گرفته نمی شوند، شما تمامی بازخوردها یا تعاملات ممکن با متغیرهای حالت خارج از مرز را حذف می کنید.
برگرفته از فصل ششم کتاب پویایی شناسی کسب و کار نوشته جان د. استرمن
The hidden